不同于堿性水電解和PEM水電解，高溫固體氧化物水電解制氫采用固體氧化物為電解質(zhì)材料，工作溫度800~1000℃，制氫過程電化學性能明顯提升，效率更高。SOEC電解槽電極采用非貴金屬催化劑，陰極材料選用多孔金屬陶瓷Ni/YSZ，陽極材料選用鈣鈦礦氧化物，電解質(zhì)采用YSZ氧離子導體，全陶瓷材料結(jié)構(gòu)避免了材料腐蝕問題。高溫高濕的工作環(huán)境使電解槽選擇穩(wěn)定性高、持久性好、耐衰減的材料受到限制，也制約SOEC制氫技術(shù)應(yīng)用場景的選擇與大規(guī)模推廣。PEM水電解制氫技術(shù)具備快速啟停優(yōu)勢，能匹配可再生能源發(fā)電的波動性，逐步成為P2G制氫主流技術(shù)。它具有立即響應(yīng)、更高的質(zhì)子電導率、更低的歐姆損耗和氣體交叉率的優(yōu)點。太陽能電解水裝置
在技術(shù)層面，電解水制氫主要分為AWE、PEM水電解，固體聚合物陰離子交換膜（AEM）水電解、固體氧化物（SOE）水電解。其中，AWE是較早工業(yè)化的水電解技術(shù)，已有數(shù)十年的應(yīng)用經(jīng)驗，較為成熟；PEM電解水技術(shù)近年來產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迅速，SOE水電解技術(shù)處于初步示范階段，而AEM水電解研究剛起步。從時間尺度上看，AWE技術(shù)在解決近期可再生能源的消納方面易于快速部署和應(yīng)用；但從技術(shù)角度看，PEM電解水技術(shù)的電流密度高、電解槽體積小、運行靈活、利于快速變載，與風電、光伏（發(fā)電的波動性和隨機性較大）具有良好的匹配性。隨著PEM電解槽的推廣應(yīng)用，其成本有望快速下降，必然是未來5~10a的發(fā)展趨勢。SOE、AEM水電解的發(fā)展則取決于相關(guān)材料技術(shù)的突破情況。河北新型電解水氫能在能源供給側(cè)和消費終端轉(zhuǎn)型發(fā)展中可以發(fā)揮重要作用。
對于負載催化劑，金屬-載體相互作用和基底的導電性至關(guān)重要。酸性O(shè)ER材料發(fā)展，并強調(diào)從機理分析性能提高.對金屬性質(zhì)(合金,單原子等)催化劑,氧化物(釕/銥氧化物,非貴金屬氧化物),金屬氧酸鹽類(鈣鈦礦,燒綠石,其它氧酸鹽類),其它無機金屬和非金屬材料進行周到綜述。在酸性介質(zhì)中貴金屬Ru和Ir基催化劑具有優(yōu)異的活性和可應(yīng)用性,優(yōu)于其他鉑族金屬（如Rh、Pd和Pt）.盡可能多地暴露活性位點，提高本征活性，以盡量減少貴金屬消耗,同時兼顧長期運行的穩(wěn)定性是催化劑設(shè)計必須面臨的問題。
雖然Ｉｒ陽極催化劑成本在整個電解槽成本中占比不大，但若未來PEM水電解制氫技術(shù)大規(guī)模普及，其需求量會大幅度上升。目前，全世界Ｉｒ產(chǎn)量少于9ｔ?ａ，因此在PEM水電解技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用后，陽極催化劑的成本占比會逐漸提升。Ｉｒ資源儲量能否支撐整個PEM水電解制氫技術(shù)的未來發(fā)展，成為業(yè)內(nèi)普遍關(guān)注的焦點，國外機構(gòu)對此進行了相關(guān)研究預測。按照目前用量水平來計算，膜電極上的Ｉｒ用量為2ｍｇ?ｃｍ2，而膜電極典型運行參數(shù)為4Ｗ?ｃｍ2，因而1ＧＷ級PEM電解槽的Ｉｒ用量為500ｋｇ。目前，全世界的氫產(chǎn)量約為70mt，主要消費方向以石油煉制、化工原料為主。
為了加快PEMWE的發(fā)展，深入理解電極反應(yīng)的動態(tài)過程,理論計算和實驗的結(jié)合,對具有實際應(yīng)用前景的催化劑的進一步發(fā)展,催化劑性能的評價準則,對實驗室基礎(chǔ)研究中水系模型和實際操作差異的理解,集成膜電極組件的開發(fā)需要更多的研究。PEMWE的組裝方法,實際運行條件,包括離聚物,膜,氣體擴散層,極板,催化劑層在內(nèi)的各個組分都是影響PEMWE性能的關(guān)鍵參數(shù).對各個組分的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀進行綜述,同時對有實際應(yīng)用前景的催化劑進行分析,包括負載型催化劑,銥/釕為主體的摻雜型催化劑。借助創(chuàng)新實驗方法和先進表征技術(shù)發(fā)展在揭示酸介質(zhì)中動態(tài)OER的復雜性和開發(fā)高效穩(wěn)定的電催化劑方面取得了重要成就。但所開發(fā)的催化劑及相關(guān)器件的性能與工業(yè)應(yīng)用之間仍存在一定的差距。PEM電解水制氫是極具發(fā)展前景的綠色制氫技術(shù)路徑。上海堿性電解水
不同催化材料的陽極過電勢通常為200～500ｍＶ。太陽能電解水裝置
PEM水電解制氫技術(shù)具備快速啟停優(yōu)勢，能匹配可再生能源發(fā)電的波動性，逐步成為P2G制氫主流技術(shù)。不同于堿性水電解和PEM水電解，高溫固體氧化物水電解制氫采用固體氧化物為電解質(zhì)材料，工作溫度800~1000℃，制氫過程電化學性能明顯提升，效率更高。SOEC電解槽電極采用非貴金屬催化劑，陰極材料選用多孔金屬陶瓷Ni/YSZ，陽極材料選用鈣鈦礦氧化物，電解質(zhì)采用YSZ氧離子導體，全陶瓷材料結(jié)構(gòu)避免了材料腐蝕問題。高溫高濕的工作環(huán)境使電解槽選擇穩(wěn)定性高、持久性好、耐衰減的材料受到限制，也制約SOEC制氫技術(shù)應(yīng)用場景的選擇與大規(guī)模推廣。太陽能電解水裝置
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